PL83372B1 - Butadiene recovery process[ca987630a] - Google Patents

Description

Sposób odzyskiwania butadienu Przedmiotem wynalazku jest sposób odzyskiwa¬ nia butadienu z jego mieszanin z innymi weglo¬ wodorami, zawierajacymi 4 atomy wegla, .przez destylacje ekstracyjna w obecnosci polarnego roz¬ puszczalnika i nastepna obróbke wzbogaconej mie¬ szaniny rozpuszczalnika, uzyskanej w destylacji ekstrakcyjnej.Butadien jest waznym surowcem przemyslu chemicznego i moze byc stosowany np. do wyrobu kauczuków syntetycznych, rozpuszczalników i srod¬ ków farmaceutycznych. Jest on produkowany na skale przemyslowa miedzy innymi przez krakowa¬ nie weglowodorów cieklych w warunkach normal¬ nych lub przez odwodornienie n-butanu lub n-bu- tenów.Wspólna, cecha charakterystyczna tych sposobów otrzymywania jest to, ze otrzymuje sie butadien w mieszaninie z innymi zwiazkami, zwykle z nie¬ nasyconymi i nasyconymi weglowodorami, zawie¬ rajacymi 4 atomy wegla, których lotnosc jest ta¬ ka, ze nie mozna osiagnac calkowitego rozdziele¬ nia na drodze destylacji frakcyjnej.Sposoby odzyskhsunia toutadis&u z tych miesza¬ nin i .podobnych sa znane. Zwykly sposób oddzie¬ lania butadienu od monoolefinowych i parafino¬ wych weglowodorów, zawierajacych 4 atomy we¬ gla, polega na ekstrakcyjnej destylacji mieszani¬ ny w obecnosci polarnego rozpuszczalnika, wybra¬ nego ze wzgledu na jegs zdolnoSc do zwiekszania lotnosci niektórych skladników wzgledem innych 10 20 25 skladników mieszaniny, co umozliwia oddzielenie pozadanego zwiazku przez destylacje. Zwiazki po¬ larne, takie jak acetonitryl, aceton, furfural, dwu- metyloformamid, dioksan, fenol i Nnmetylopiroli- don, byly stosowane w procesach destylacji eks¬ trakcyjnej butaprenu.W destylacji Ekstrakcyjnej butadienu z miesza¬ niny zawierajac^ butadien i inne weglowodory zawierajace 4 atomy wegla, zarówno nasycone, jak i nienasycone, butany i buteny wykazuja wieksza lotnosc niz zwiazki dwuolefinowe i acetylenowe i sa odzyskiwane jako produkty z górnej strefy destylacji ekstrakcyjnej. Mniej lotne weglowodo¬ ry, np. dwuolefiny i wyzsze acetyleny, sa oddzie¬ lane razem z rozpuszczalnikiem polarnym (mie¬ szanine te zwykle nazywa sie rozpuszczalnikiem wzbogaconym) jako produkt z dna kolumny ze strefy destylacji ekstrakcyjnej.W znanym sposobie destylacji ekstrakcyjnej produkt butadienowy jest odzyskiwany bezpo¬ srednio z rozpuszczalnika wzbogaconego w strefie odpedzania w -podwyzszonej temperaturze.Energia konieczna do oddzielenia w strefie de¬ stylacji ekstrakcyjnej i w strefie odpedzania do¬ starczana jest przez odparowywacz, polaczony z kazda strefa.Zwykly sposób destylacji ekstrakcyjnej, opisany powyzej, ma kilka wad. Jedna wada jest to, ze w typowych warunkach roboczych dwuolefiny i weglowodory acetylenowe sa wystawione ^ na 83 3723 dzialanie stosunkowo wysokich temperatur, w szczególnosci w odparowywaczu strefy destylacji ekstrakcyjnej i strefy odpedzania. Wystawienie na dzialanie wysokich temperatur powoduje polime¬ ryzacje dwuolefin i wyzszych zwiazków acetyleno¬ wych, co z kolei jest przyczyna tworzenia sie za¬ nieczyszczajacych osadów. Osady takie zmniejsza¬ ja wydajnosc urzadzen oraz skracaja okres czasu, w ciagu którego zespól moze pracowac bez przerwy.Inna wada jest to, ze potrzebne sa duze ilosci energii cieplnej z powodu wysokich temperatur roboczych ukladu oraz slabego wykorzystania energii w samym ukladzie. Korzystne byloby ta¬ kie prowadzenie destylacji ekstrakcyjnej, aby zmniejszyc do minimum ilosc energii potrzebnej do oddzielenia'i'-obnizyc (maksymalna temperature, na dzialanie której Wystawione sa dwuolefiny i wyzsze acetyleny* Temperatura w strefie destylacji ekstrakcyjnej zalezy od cisnienia, pod jakim prowadzi sie desty¬ lacje. Obnizenie cisnienia w strefie destylacji eks¬ trakcyjnej powoduje jednoczesne obnizenie tem¬ peratury, w jakiej mozna przeprowadzic zadane oddzielenie. Jednakze, obnizenie cisnienia, pod ja¬ kim prowadzi sie destylacje ekstrakcyjna, powo¬ duje jednoczesnie obnizenie temperatury skrapla¬ nia par w glowicy. Wynika z tego, ze istnieje ta¬ kie cisnienie robocze, ponizej którego zwykla wo¬ da chlodzaca stosowana w zakladzie nie bedzie juz skraplac par w glowicy. Praca pod takim cisnieniem lub ponizej wymaga, aby czynnik chlo¬ dzacy byl ochlodzony do takiej temperatury, któ¬ ra umozliwi skroplenie par w glowicy lub, aby pary w glowicy zostaly sprezone do takiego cis¬ nienia, pod którym skraplanie moze byc wykona¬ ne przy uzyciu dostepnego czynnika chlodzacego.Patrz np. czasopismo Hydrocarbon Procesaing, t. 47, nr 11, listopad 1968, str. 135. Kazda z tych alternatyw nie jest korzystna z punktu widzenia ekonomicznego i dlatego w praktyce destylacja ekstrakcyjna jest zwykle prowadzona pod takim cisnieniem, pod którym pary w glowicy moga byc skroplone bez dalszego sprezania przy uzyciu wo¬ dy chlodzacej. Jednakze problemy wysokich tern- 45 peratur w odparowywaczu i duzej ilosci energii potrzebnej do oddzielenia pozostaja nierozwiaza¬ ne.Wiadomo, ze pod danym cisnieniem roboczym mozna pracowac w strefie destylacji ekstrakcyj- ^ nej przy uzyciu nizszych temperatur dna niz to byloby mozliwe w innym przypadku przez wtrys¬ kiwanie na dno tej strefy strumienia pary bogatej w weglowodór, usuwany z cieczy dennej. Sposób, w jaki to moze byc wykonane, jest zawracanie do 55 obiegu czesci pary butadienu, uzyskanej jako pro¬ dukt z glowicy ze strefy odpedzania. Jednakze takie postepowanie nie jest korzystne z punktu widzenia ekonomii procesu. Ponadto, korzysc wy¬ nikajaca z nieznacznie nizszej temperatury wy- ^ stepuje jedynie w strefie destylacji ekstrakcyjnej, natomiast wynika koniecznosc zwiekszenia ilosci doprowadzonego ciepla w strefie odpedzania.Inna próba rozwiazania tego problemu polega na wykorzystaniu ciepla, pochodzacego Ze wzbo- 372 } 4 gaconego rozpuszczalnika w celu uzyskania pary bogatej w butadien. Na przyklad w opisie paten¬ towym amerykanskim nr 3.436.436 opisano sposób, w którym wzbogacony rozpuszczalnik ze strefy 5 destylacji ekstrakcyjnej wprowadza sie do strefy odzyskiwania pracujacej pod zmniejszonym cisnie¬ niem. Czesc weglowodoru zawartego we wzboga¬ conym rozpuszczalniku odparowuje sie, spreza i zawraca na dno strefy destylacji ekstrakcyjnej. 0 W ten sposób osiaga sie nizsza temperature robo¬ cza w strefie destylacji ekstrakcyjnej. Nastepnie pozostaly weglowodór, zawarty we wzbogaconym rozDuszczalniku. jest odzyskiwany w strefie od¬ pedzania. 5 Jakkolwiek ten znany sposób umozliwia lepsze wykorzystanie energii cieplnej rozpuszczalnika oraz osiagniecie nieznacznie nizszych temperatur w strefie destylacji ekstrakcyjnej, to jednak ma on kilka powaznych wad. Po pierwsze, nalezy 0 zauwazyc, ze ostateczny produkt butadienowy, który jest odzyskiwany w tym procesie, musi byc zawarty w czesciowo wyczerpanym rozpuszczalni¬ ku usuwanym ze strefy odzyskiwania, znajduja¬ cej sie pod niskim cisnieniem. Stad wynika ogra¬ niczenie dotyczace zakresu, w jakim mozna wy¬ korzystac cieplo wzbogaconego rozpuszczalnika do wytwarzania pary zawracanej do obiegu do dna strefy destylacji ekstrakcyjnej. W konsekwencji zakres, do jakiego temperatura na dnie strefy destylacji ekstrakcyjnej moze byc obnizona, jest ograniczony. Ponadto, uzyskana nieznacznie niz¬ sza temperatura wystepuje jedynie w strefie de¬ stylacji ekstrakcyjnej; nie ma zadnego obnizenia temperatury w strefie odpedzania.Natomiast para, uzyskana ze strefy odzyskiwa¬ nia znajdujacej sie pod niskim cisnieniem, zostaje sprezona i zawrócona do strefy destylacji ekstrak¬ cyjnej; moze ona zawierac znaczne ilosci roz¬ puszczalnika i wody w sprezanej parze, co nie tyl¬ ko zwieksza temperatury podczas sprezania, lecz takze powoduje inne trudnosci zwiazane ze spre¬ zaniem. Ponadto uzyskuje sie mniejsze korzysci w strefie destylacji ekstrakcyjnej, gdzie zawraca¬ na do obiegu para zawiera znaczne ilosci roz¬ puszczalnika i wody. Ostatecznie, sposób ten nie jest ekonomicznie korzystnym sposobem odzyski¬ wania butadienu zawartego we wzbogaconym roz¬ puszczalniku. Gdy odpedzanie jest wykonywane pod takim cisnieniem, ze mozna uzyc wody chlo¬ dzacej do skraplania produktów z glowicy desty¬ lacyjnej, wtedy potrzeba duzej ilosci ciepla do wykonania odpedzania oraz wysokich temperatur w dolnych czesciach strefy odpedzania, a zwlasz¬ cza w odparowywaczu.Alternatywa, polegajaca na odpedzaniu pod niskimi cisnieniami jest niekorzystna, poniewaz, mimo, ze ilosc potrzebnego ciepla i wystepujace temperatury sa nieznacznie nizsze, to powstaja dodatkowe koszty zwiazane z dostarczeniem albo czynnika chlodzacego, albo dodatkowego kompre¬ sora w celu skroplenia produktu w glowicy desty¬ lacyjnej.Obecnie stwierdzono, ze butadien moze byc od¬ zyskany z jego mieszaniny z innymi weglowodora¬ mi, zawierajacymi 4 atomy wegla sposobem, który5 zapewnia stosunkowo niskie temperatury we wszystkich etapach procesu i który umozliwia po¬ miniecie kosztownych urzadzen do chlodzenia lub sprezania w celu skroplenia par pochodzacych z glowicy destylacyjnej.Wynalazek, dotyczacy sposobu odzyskiwania bu¬ tadienu z jego mieszanin z innymi weglowodora¬ mi zawierajacymi 4 atomy wegla za .pomoca de¬ stylacji ekstrakcyjnej w obecnosci polarnego roz¬ puszczalnika oraz nastepnego odpedzania roz¬ puszczalnika, charakteryzuje sie tym, ze strumien rozpuszczalnika, zawierajacy butadien i roz¬ puszczalnik polarny, odzyskiwany ze strefy desty¬ lacji ekstrakcyjnej, w której proces prowadzi sie pod cisnieniem 3—7,5 atmosfer, wprowadza sie do strefy destylacji rzutowej pracujacej pod cisnie¬ niem nizszym niz strefa destylacji ekstrakcyjnej, odzyskujac ze strefy destylacji rzutowej strumien pary wzbogaconej w butadien, oraz strumien czesciowo wyczerpanego, wzbogaconego rozpuk szczalnika, przy czym wymieniony strumien roz¬ puszczalnika przesyla sie do pierwszej strefy od¬ pedzania, przy czym glówna czesc strumienia pa¬ ry zawierajaca butadien i polarny rozpuszczalnik odprowadza sie do sprezarki, ewentualnie po zmieszaniu ze strumieniem pary odzyskanej ze strefy destylacji rzutowej, po czym spreza sie i wieksza czesc sprezonego strumienia zawraca sie do strefy destylacji ekstrakcyjnej, a pozostala czesc wprowadza sie do drugiej strefy odpedzania i odzyskuje sie butadien za pomoca destylacji z drugiej strefy odpedzania.Strefa odpedzania pod niskim cisnieniem i stre¬ fa odpedzania pod wysokim cisnieniem sa pola¬ czone za pomoca kompresora, przy czym czesc sprezonej pary jest zawracana do obiegu do stre¬ fy destylacji ekstrakcyjnej w celu dostarczenia ciepla potrzebnego do destylacji, co powoduje znacznie nizsze temperatury zarówno w strefie destylacji ekstrakcyjnej, jak i w strefie odpedza¬ nia. Ponadto, w sposobie wedlug wynalazku zu¬ zywa sie mniej energii cieplnej na wykonanie po¬ zadanego oddzielenia i nie potrzeba ukladu chlo¬ dzenia lub dodatkowego kompresora, ulatwiajace¬ go skroplenie par w glowicy destylacyjnej.Polarny rozpuszczalnik, który stosuje sie w de¬ stylacji ekstrakcyjnej, wybiera sie ze wzgledu na jego zdolnosc wywolywania róznicy we wzgled¬ nych lotnosciach miedzy skladnikami, które maja byc destylowane tak, aby mozna bylo uzyskac po¬ zadane oddzielenie. Rozpuszczalniki, które moga byc uzyte w tym wynalazku, obejmuja: acetoni- tryl, aceton, furfural, dwumetyloformamid, diok¬ san, fenol i N-metylopirolidon lub ich mieszaniny z woda. Zaleca sie stosowanie rozpuszczalnika za¬ wierajacego acetonitryl, w szczególnosci mieszani¬ ny acetonitrylu z woda, zawierajace 90% wa¬ gowych acetonitrylu. Ilosc rozpuszczalnika, wtrys- nietego do strefy destylacji ekstrakcyjnej, zmienia sie w zaleznosci od skladu strumienia zasilajacych weglowodorów oraz od pozadanego stopnia oddzie¬ lania Cisnienie, pod jakim przeprowadza sie destyla¬ cje, ekstrakcyjna,,moznanzmieniac^ zalezy ono jed¬ nak od skladu mieszaniny zasilajacej, pozadanego 372 6 oddzielenia oraz od sposobu, w jaki pary w glo¬ wicy destylacyjnej ze strefy destylacji ekstrakcyj¬ nej beda skraplane. Aby uniknac koniecznosci stosowania nieekonomicznych urzadzen chlodza- 5 cych, albo kompresora w celu ulatwienia skrapla¬ nia tych par w glowicy destylacyjnej, destylacje ekstrakcyjna zwykle prowadzi sie pod takim cis¬ nieniem, aby skraplanie mozna bylo wykonac przy uzyciu fabrycznej wody chlodzacej. 10 Korzystne jest cisnienie w zakresie 3—7,5 atmo¬ sfery, a czesto korzystnie stosuje sie cisnienie w glowicy w zakresie 4,2—7 atmosfer.Polarny rozpuszczalnik, który wprowadza sie do górnej czesci strefy destylacji ekstrakcyjnej, 15 zwykle w poblizu szczytu, splywa w dól przez te strefe i w ten sposób styka sie z parami wznosza¬ cymi sie do góry. W obecnosci polarnego roz¬ puszczalnika mniej nienasycone weglowodory, np. buteny i butany, sa bardziej lotnymi skladnikami 20 mieszaniny i sa destylowane-jako produkty w glo¬ wicy destylacyjnej. Bardziej nienasycone weglo¬ wodory w mieszaninie, np. butadien i acetyleny, sa odzyskiwane razem z rozpuszczalnikiem polar¬ nym jako produkt — dna kolumny, nazywany 25 takze „wzbogaconym rozpuszczalnikiem".W sposobie wedlug wynalazku energie cieplna, konieczna do destylacji ekstrakcyjnej, dostarczaja pary bogate w butadien, wprowadzone na dno tej strefy. Odparowywacz, polaczony z dolna 30 czescia strefy destylacji ekstrakcyjnej, moze byc uzyty jako dodatkowe zródlo energii cieplnej obok sprezonych par zawracanych do obiegu; jednakze, w wariantach niniejszego sposobu odparowywacz nie jest stosowany i cala energie cieplna dostar- 35 czaja sprezone pary, zawracane do obiegu.Wzbogacony rozpuszczalnik ze strefy destylacji ekstrakcyjnej moze byc odpowiednio wprowadzo¬ ny bezposrednio do pierwszej (lub niskocisnienio¬ wej) strefy odpedzajacej, zwykle w jej posrednim 40 punkcie, w którym wzbogacony rozpuszczalnik jest odpedzany przy pomocy odparowywacza, a para bogata w butadien jest odzyskiwana jako produkt z glowicy destylacyjnej.W szczególnie korzystnym wariancie sposobu 45 wedlug wynalazku, wzbogacony rozpuszczalnik wprowadza sie najpierw do strefy destylacji rzu¬ towej pracujacej pod cisnieniem nizszym niz stre¬ fa destylacji ekstrakcyjnej, a nastepnie do pierw¬ szej strefy odpedzania, takze pracujacej pod cis- M nieniem nizszym niz strefa destylacji ekstrakcyj¬ nej. W ten sposób praktycznie caly weglowodór, zawarty w rozpuszczalniku, odzyskuje sie w po¬ staci dwóch faz parowych, nazywanych takze strumieniami pary wzbogaconej w butadien. 55 W strefie destylacji rzutowej wykorzystuje sie cieplo wzbogaconego rozpuszczalnika jako cieplo konieczne do odparowania wiekszej czesci zawar¬ tego w nim weglowodoru pod nizszym cisnieniem, otrzymujac w ten sposób pierwsza faze parowa oq oraz czesciowo wyczerpany strumien wzbogacone¬ go rozpuszczalnika.Cisnienie, pod jakim znajduje sie strefa desty¬ lacji rzutowej, moze byc dowolnym cisnieniem nizszym od cisnienia w strefie destylacji ekstrak- g5 cyjnej. Jakkolwiek z punktu widzenia teoretycz-7 83 372 % nego korzystne jest pracowac pod mozliwie naj¬ nizszym cisnieniem, aby wykorzystac mozliwie calkowicie cieplo zawarte we wzbogaconym roz¬ puszczalniku, to w praktyce mozna ograniczac co do tego, jak niskie cisnienie nalezy wybrac. Na¬ lezy unikac cisnien nizszych od atmosferycznego, z powodu trudnosci wynikajacych z nieuniknione¬ go przenikania tlenu do ukladu.Moga byc takze ograniczenia dotyczace minimal¬ nego cisnienia roboczego, wynikajace z wymagan dotyczacych cisnienia w innych stadiach procesu, które moga miec bezposredni wplyw na cisnienie w strefie destylacji rzutowej. Szczególnie duze znaczenie ma wplyw warunków roboczych w niskocisnieniowej strefie odpedzania. Podczas g^y cisnienie, pod którym odbywa sie destylacja rzu¬ towa, moze byc albo wyzsze albo nizsze niz cis¬ nienie w glowicy niskocisnieniowej strefy odpe¬ dzania, to w praktyce oba te cisnienia sa prawie takie same, poniewaz cisnienie w kazdym punkcie jest utrzymywane przez ssanie kompresora, z któ¬ rym polaczona jest kazda strefa.To wspólne cisnienie bedzie zwykle troche wyz¬ sze od cisnienia atmosferycznego, w szczególnosci, gdy niskocisnieniowa strefa odpedzania musi byc dostosowana do przeparnika z bocznym odbiera¬ niem, który bedzie opisany ponizej. W strefie de¬ stylacji rzutowej proces najkorzystniej przebiega pod cisnieniem 1,26—3,5 atmosfer lub 1,7—3,5 atmosfer, gdy prowadzenie procesu przewiduje zastosowanie wspomnianego powyzej przeparnika z bocznym odbieraniem. Temperatury w strefie destylacji rzutowej w warunkach roboczych wy¬ nosza odpowiednio od 49—'82°C. Jednakze, bez ograniczenia zwiazanego z przeparnikiem z bocz¬ nym odbieraniem, temperatura moze spasc nawet do 38°C, Czesciowo wyczerpany rozpuszczalnik zbiera sie na dnie strefy destylacji rzutowej i przenosi sie do pierwszej lub niskocisnieniowej strefy odpe¬ dzania, do której wprowadza sie go w punkcie po¬ srednim, zwykle w górnej czesci, w miejscu po¬ miedzy srodkiem a szczytem strefy. Mieszanina rozpuszczalnika zawierajaca butadien splywa w dól, stykajac sie z wznoszacymi sie do góry para¬ mi z odparowywacza, co powoduje, ze rozpuszczal¬ nik usuwany z dna strefy jest wolny od butadie¬ nu. Korzystne jest co najmniej czesciowe zawra¬ canie do strefy destylacji ekstrakcyjnej odzyska¬ nego, odpedzonego lub ubogiego rozpuszczalnika.Cisnienie robocze pierwszej lub niskocisnienio¬ wej strefy odpedzania moze byc wybrane na do¬ wolnym poziomie, nizszym niz w strefie destyla¬ cji ekstrakcyjnej. Podobnie jak to mialo miejsce w przypadku strefy destylacji rzutowej, korzyst¬ ne jest pracowac w niskocisnieniowej strefie od¬ pedzania pod cisnieniem mozliwie niskim, jedynie nalezy unikac cisnien nizszych od atmosferyczne¬ go z podanych powyzej powodów. Praca pod niz¬ szym cisnieniem daje szereg korzysci.Temperatury obnizone sa do minimum i dlate¬ go w mniejszym stopniu zachodzi polimeryzacja i osadza sie mniej szkodliwych osadów. Odpedza¬ nie w nizszych temperaturach zmniejsza znacznie ilosc potrzebnej energii. A najwazniejsze jest, w odróznieniu od dotychczasowych sposobów, ze proces wedlug wynalazku umozliwia usuniecie niepozadanych substancji acetylenowych. Dzieki niskim temperaturom, jakie przewazaja w calej 5 niskocisnieniowej strefie odpedzajacej, wzrasta róznica lotnosci miedzy butadienem a acetylena¬ mi, w wyniku czego w posrednich czesciach nisko¬ cisnieniowej strefy odpedzania stezenie acetyleno¬ wych zwiazków jest znaczne w porównaniu ze stezeniem butadienu.Korzystne jest usuwanie w tym miejscu acetyle¬ nów z mieszaniny bogatej w rozpuszczalniku, z której nastepnie mozna odpedzic acetylen w przeparniku z bocznym odbieraniem, takim jak np. opisany w opisie patentowym USA nr 3.317.627.Uklad, obejmujacy przeparnik z bocznym odbie¬ raniem moze wplywac na cisnienie, pod jakim powinien pracowac przeparnik niskocisnieniowy.Jesli przeparnik z bocznym odbieraniem ma swój wlasny odparowywacz, dostarczajacy energie do odpedzenia acetylenów z mieszaniny rozpuszczal¬ nika, wtedy wplyw niskocisnieniowego przeparni¬ ka na cisnienie robocze jest nieznaczny. W takich przypadkach cisnienie robocze przeparnika nisko¬ cisnieniowego moze byc zupelnie niskie, np. moze wynosic 1,26 atmosfery.Temperatura dna pod takim cisnieniem bedzie? wynosila jedynie 93°C. Jednakze w przypadku, gdy schemat aparaturowy przewiduje, ze przepar¬ nik z bocznym odbieraniem pracuje bez wlasnego odparcwywacza, wtedy przeparnik niskocisnienio¬ wy bedzie z koniecznosci pracowal pod wyzszym cisnieniem. To wyzsze cisnienie jest potrzebne w tym celu, aby ilosc ciepla byla dostateczna do odpedzenia acetylenów, gdy strumien zawierajacy zwiazki acetylenowe zostanie wprowadzony do przeparnika z bocznym odprowadzeniem pod nis¬ kim cisnieniem oraz, aby para z nizszej czesci niskocisnieniowej strefy odpedzania mogla byc wprowadzona do przeparnika z bocznym odpro¬ wadzeniem pod niskim cisnieniem, aby dostarczyc dostateczna ilosc energii cieplnej do wykonania operacji odpedzania.Cisnienie robocze niskocisnieniowego przeparni¬ ka musi byc jeszcze wyzsze, jesli glowica prze¬ parnika z bocznym odbieraniem musi byc utrzy¬ mywana pod cisnieniem, które zapewni dostatecz¬ na róznice cisnienia, aby umozliwic dalsze prze¬ rabianie par z przeparnika, bez koniecznosci sto¬ sowania kompresora. Zwykle, w przypadku zasto¬ sowania przeparnika z bocznym odbieraniem pra¬ cujacego bez wlasnego odparowywacza, cisnienie robocze przeparnika niskocisnieniowego moze do¬ chodzic do 3,5 atmosfer, a w takim przypadku od¬ powiednia temperatura ana bedzie równa w przy¬ blizeniu wynosila 11°C. Jednakze, nawet w takich warunkach, maksymalne temperatury beda nadal znacznie nizsze niz w wielu znanych sposobach.Faze parowa, bogata w butadien, przesyla sie nastepnie do kompresora. W korzystnym warian¬ cie wynalazku, w której stosuje sie strefe desty¬ lacji rzutowej, strumien pary wzbogacony w bu¬ tadien odzyskiwany z pierwszej strefy odpedzania, laczy sie korzystnie z faza pary bogata w buta¬ dien ze strefy destylacji rzutowej. Otrzymana po- 15 20 25 33 35 40 45 59 55 0983 372 9 10 laczona pare spreza sie do cisnienia, które jest co najmniej tak wysokie, aby zawrócic sprezona pa¬ re do dna strefy destylacji ekstrakcyjnej bez dal¬ szego sprezania. Wybrane cisnienie wyladowania kompresora moze byc oczywiscie jeszcze wyzsze, zaleznie od cisnienia roboczego dla drugiej strefy odpedzania.Korzystne jest, aby bylo ono wyzsze niz w strefie destylacji ekstrakcyjnej.Po sprezeniu czesc strumienia par bogatych w butadien, zwykle wieksza czesc jest zawracana do dna strefy destylacji ekstrakcyjnej, aby dostarczyc energii potrzebnej do destylacji ekstrakcyjnej.Druga czesc, korzystnie pozostala czesc sprezonej pary, wprowadza sie do posredniej czesci drugiej strefy odpedzania, w której odzyskuje sie buta¬ dien jako produkt z glowicy destylacyjnej.Cisnienie w glowicy destylacyjnej drugiej stre¬ fy odpedzania jest zwykle utrzymywane na takim poziomie, aby zawierajace butadien pary z glowi¬ cy destylacyjnej mogly byc skroplone bez uzycia czynników chlodzacych lub bez dodatkowych urzadzen sprezajacych. Cisnienia w glowicy desty¬ lacyjnej sa zwykle w zakresie od 3,87;—7,6 atmo¬ sfer, a czesto 4,2—7 atmosfer. Podczas pracy pod takimi cisnieniami maksymalne temperatury dna w strefie odpedzania wynosza zwykle 54—82°C, jakkolwiek niekiedy moga byc równie dobrze sto¬ sowane temperatury poza tym zakresem.W tych wariantach, w których zwiazki acety¬ lenowe sa odbierane w przeparniku z bocznym odbieraniem, ubogi rozpuszczalnik, a zwykle czesc ubogiego rozpuszczalnika usunietego z pierwszej strefy odjpedzania, jest wtryskiwana na szczyt drugiej strefy odpedzania w celu utworzenia ta¬ kiego srodowiska rozpuszczalnika, aby wszelkie pozostale zwiazki acetylenowe, obecne w miesza¬ ninie zasilajacej druga strefe odpedzania, byly usuniete w postaci produktu dennego ze strefy.Produkt denny, czyli bogata w rozpuszczalnik mieszanina, zawierajaca zwiazki acetylenowe, bu¬ tadien i inne wyzej wrzace weglowodory, jest ko¬ rzystnie zawracana do górnej czesci niskocisnie¬ niowej strefy odpedzajacej, w której nastepuje oddzielenie i odzyskanie róznych skladników.Gdyby usuwanie zwiazków acetylenowych nie by¬ lo cecha szczególna sposobu, wtedy nie byloby po¬ trzeby wtryskiwania ubogiego rozpuszczalnika na szczyt drugiej strefy odpedzania.Energia cieplna wymagana do operacji odpedza¬ nia jest zawarta w duzym stopniu w sprezonej parze, doprowadzanej do strefy odpedzania. Jed¬ nakze mozna dostarczyc uzupelniajaca ilosc ener¬ gii przez wymiane ciepla z goracym ubogim roz¬ puszczalnikiem z pierwszej strefy odpedzania.Wedlug zalaczonego rysunku I, który przedsta¬ wia schematyczny wykres przebiegu procesu we¬ dlug wariantu niniejszego wynalazku, butadien odzyskuje sie z jego mieszaniny z innymi weglo¬ wodorami, zawierajacymi 4 atomy wegla, a.uzy¬ tym rozpuszczalnikiem w destylacji ekstrakcyj¬ nej jest acetonitryl, zawierajacy wode.Frakcje weglowodorów, zawierajacych 4 atomy wegla, pochodzaca ze strefy odwodorniania wpro¬ wadzono przez przewód 11 do kolumny destylacji ekstraktycjnej 10 w punkcie posrednim. Kolumna pracowala pod cisnieniem wynoszacym na szczycie okolo 6,3 atmosfer oraz pod cisnieniem na dnie wynoszacym okolo 7,3 atmosfer. Rozpuszczalnik- 5 -acetonitryl zawierajacy okolo 10% wagowych wody wprowadzono do szczytowej czesci kolumny do destylacji ekstrakcyjnej 10 przez przewód 13 w temperaturze 54°C. Strumien weglowodorowy, zawierajacy olefiny i parafiny o 4 atomach wegla i wolny od butadienu, usuwano jako produkt z glowicy destylacyjnej przez przewód 14.Wzbogacony rozpuszczalnik, zawierajacy buta¬ dien oraz zwiazki acetylenowe takie, jak winylo- acetylen etyloacetylen oraz zawierajacy wode ace¬ tonitryl, usuwano z dna kolumny do destylacji ekstrakcyjnej 10 przez przewód 15. Energia cieplna potrzebna do destylacji ekstrakcyjnej, byla dostar¬ czana przez pare bogata w butadien, która wpro¬ wadzono przez przewód 44 na dno kolumny do destylacji ekstrakcyjnej 10. W taki sposób utrzy¬ mywano na dnie kolumny do destylacji ekstrak¬ cyjnej 10 stosunkowo niska temperature, wyno¬ szaca okolo 82°C.Wzbogacony rozpuszczalnik z dna kolumny do destylacji ekstrakcyjnej 10 przenoszono przewo¬ dem 15 do górnej czesci pierwszej kolumny od- pedowej 30. Do pierwszej kolumny odpedowej 30 doprowadzono dodatkowo cieplo za posrednictwem odparowywacza 36 w celu odpedzenia butadienu pozostalego we wzbogaconym rozpuszczalniku. Pa¬ re bogata w butadien odzyskano jako produkt z glowicy destylacyjnej i przeniesiono przez prze¬ wód 32 do ssacego kompresora 40. Ubogi rozpusz¬ czalnik, z którego odpedzono caly butadien, od¬ zyskiwano jako produkt z dna przez przewód 34, Cisnienie robocze pierwszej kolumny odpedza¬ nia 30 wynosilo 2,4—2,8 atmosfer, co dalo stosun-r kowo niska temperature dna wynoszaca 110°C.Stosunkowo niska temperatura, wystepujaca w ca¬ lej pierwszej kolumnie odpedowej, zwiekszala róz¬ nice wzglednej lotnosci butadienu i winyloacety- lenu oraz etyloacetylenu, co powodowalo, ze za¬ wartosc zwiazków acetylenowych w koncowym produkcie butadienie byla utrzymana na stosun¬ kowo niskim poziomie przez odbieranie bogatego w acetylen strumienia przez przewód 33 z posred¬ niego punktu pierwszej kolumny odpedzania 30.Strumien pary bogatej w butadien z glowicy de¬ stylacyjnej pierwszej kolumny odpedowej 30 spre-p zono przy uzyciu kompresora 40 do cisnienia w przyblizeniu równego 8 atmosfer. Sprezony strumien pary rozdzielono nastepnie na dwie czesci. Jedna czesc zawracano do obiegu przez przewód 44 na dno kolumny do destylacji ekstrak¬ cyjnej 10. Druga czesc przekazywano przez prze¬ wód 42 do drugiej kolumny odpedowej 50, w któ¬ rej odzyskiwano butadien jako produkt z glowicy destylacyjnej przez przewód 52.Druga kolumna odpedowa 50 pracowala pod cisnieniem w glowicy destylacyjnej wynoszacym okolo 6,3 atmosfer w celu ulatwienia skraplania par butadienu w glowicy destylacyjnej przy uzy^ ciu zwyklej wody chlodzacej. Ubogi rozpuszczalnik wtryskiwano przez przewód 54 do górnej czesci kolumny, aby zapewnic srodowisko rozpuszczalnie 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6083 372 11 12 ka w celu zwiekszenia róznicy lotnosci miedzy bu¬ tadienem a obecnymi zwiazkami acetylenowymi.Bogaty w rozpuszczalnik produkt z dna zawra¬ cano do obiegu przez przewód 56 do pierwszej ko¬ lumny odpedowej 30 w celu odzyskania pozostale¬ go butadienu. Energie cieplna do drugiej operacji odpedzania dostarczal wymiennik na dnie kolum¬ ny 58, w którym nastepowala wymiana ciepla z goracym ubogim rozpuszczalnikiem z dna pierw¬ szej kolumny odpedowej 30. Maksymalna tempe¬ ratura, osiagnieta na dnie drugiej kolumny odpe¬ dowej 50 wynosila okolo 100°C.Rysunek 2, przedstawia schematyczny wykres przebiegu procesu wedlug wariantu sposobu wy¬ nalazku. Na tym schemacie wzbogacony roz¬ puszczalnik, odprowadzony u dolu ekstrakcyjnej kolumny 10 nie przechodzi bezposrednio do pierw¬ szej kolumny odpedzania, lecz zostaje wprowadzo¬ ny przez przewód 15 do strefy 20. Przewodem 24 czesciowo zubozony rozpuszczalnik wprowadza sie do kolumny odpedzania 30. Przez przewód 22 stru¬ mien pary wzbogacony w butadien odzyskuje sie ze strefy destylacji rzutowej i po polaczeniu z pa¬ ra wzbogacona w butadien przewodem 32 prze¬ prowadza sie ze strefy odpedzania 30 do sprezar¬ ki 40.Przyklad. 30 czesci wagowych mieszaniny weglowodorowej wprowadzono w posrednim punk¬ cie do kolumny do destylacji ekstrakcyjnej 10.Mieszanina zawierala 44,9% wagowych butadienu 1,3, 22,3% wagowych butenu — 1, 19,3% wago¬ wych izobutenu, 7,6% wagowych butenu-2, 2,6% wagowych n-butanu, 1,4% wagowych winyloacety- lenu oraz imniejsze ilosci izobutanu, butadienu-1,2 i innych. Kolumna do destylacji ekstrakcyjnej pracowala w temperaturze dna i pod cisnieniem 72°C. i 4,6 atmosfer oraz w temperaturze i pod cisnieniem szczytu 43°C i 3,4 atmosfer. Jako roz¬ puszczalnik polarny wprowadzono 223 czesci wa¬ gowe wodnej mieszaniny acetonitrylu, zawieraja¬ cej 11% wagowych wody w poblizu szczytu ko¬ lumny przez przewód 13.Przez przewód 14 odzyskano 17 czesci wago¬ wych mieszaniny par, zlozonej glównie z bute¬ nu-1, izobutenu i butenu-2, jak równiez mniej¬ szych ilosci izobutanu, n-butanu, acetonitrylu i wody. Energii cieplnej potrzebnej do destylacji ekstrakcyjnej dostarczono przez wprowadzenie 75 czesci wagowych strumienia pary wzbogaconej w butadien (zawartosc butadienu 78,8% wago¬ wych) przez przewód 44 w poblizu dna koluimny do destylacji ekstrakcyjnej.Z dna kolumny do destylacji ekstrakcyjnej ode¬ brano 311 czesci wagowych wzbogaconego roz¬ puszczalnika i przez przewód 15 wprowadzono do bebna do destylacji rzutowej 20, który pracowal pod cisnieniem 1,75 atmosfer i w temperaturze 66°C. Przez przewód 24 odebrano 247 czesci wa¬ gowych czesciowo wyczerpanego rozpuszczalnika i wprowadzono do górnej czesci pierwszej ko¬ lumny odpedzajacej 30. Kolumna ta pracowala pod cisnieniem Sa dnie równym 2,2 atmosfer, w temperaturze dna wynoszacej 115°C, pod cisnie¬ niem szczytu 1,8 atmosfer i w temperaturze szczytu 64°C.Z posredniego punktu pierwszej kolumny odpe¬ dowej odebrano w postaci bocznego strumienia przez przewód 33 61 czesci wagowych, zawieraja¬ cych prawie wszystkie zwiazki acetylenowe obec- 5 ne w mieszaninie wyjsciowej. Ubogi rozpuszczal¬ nik (215 czesci wagowych) usunieto przez prze¬ wód 34, a z glowicy przez przewód 32 odprowa¬ dzono strumien pary wzbogaconej w butadien (47 czesci wagowych o zawartosci butadienu 79,7% io wagowych). Ten strumien polaczono z drugim strumieniem pary wzbogaconej w butadien, po¬ chodzacym z bebna do destylacji rzutowej. Po¬ laczony strumien, w ilosci 111 czesci wagowych o zawartosci butadienu 78,8% wagowych, przesla- 15 no do kompresora 40 i sprezono do cisnienia 5,3 atmosfer.Czesc sprezonego strumienia, to znaczy 75 czesci wagowych, zawrócono do kolumny do destylacji ekstrakcyjnej, natomiast pozostala czesc przesla- 20 no przez przewód 42 do drugiej kolumny odpedza¬ jacej 50 pracujacej pod cisnieniem na dnie 4,6 atmosfer, w temperaturze dna 78°C, pod cisnie¬ niem szczytu 4,2 atmosfer i w temperaturze szczytu 45°C. 25 Ubogi rozpuszczalnik, odebrany przez przewód 34 z pierwszej kolumny odpedowej polaczono ze strumieniem wyrównujacym (nie pokazanym na rysunku) w celu skompensowania rozpuszczalnika, usunietego przez przewód 33. Polaczony strumien 30 w ilosci 278 czesci wagowych przepuszczano przez wymiennik ciepla 58, a nastepnie podzielono na dwie czesci, przy czym jedna czesc zawrócono przez przewód 13 na szczyt kolumny do destylacji ekstrakcyjnej (223 czesci wagowe), a pozostala 35 czesc (55 czesci wagowych) wprowadzono przez przewód 54 do górnej czesci kolumny odpedo¬ wej 50.Z dna tej kolumny usunieto 76 czesci wago¬ wych przez przewód 56 i zawrócono do strefy 40 niskocisnieniowej. Ten strumien denny skladal sie z 71,6% wagowych acetonitrylu, 7,2% wagowych wody, 19,4% wagowych butadienu-1,3 i mniej¬ szych ilosci butadienu-1,2 oraz zwiazków acetyle¬ nowych. 45 Strumien pary z glowicy destylacyjnej w ilosci 15 czesci wagowych zawierajacy 99,2% wagowych butadienu odzyskiwano przez przewód 52 z wy¬ sokocisnieniowej kolumny odpedowej 50. 50 PL PL

Claims (12)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób odzyskiwania butadienu _z jego mie¬ szanin z innymi weglowodorami, zawierajacymi 4 atomy wegla, za pomoca destylacji ekstrakcyj- gg nej w obecnosci polarnego rozpuszczalnika i na¬ stepnego odpedzania rozpuszczalnika, znamienny tym, ze strumien rozpuszczalnika, zawierajacy bu¬ tadien i rozpuszczalnik polarny, odzyskany ze strefy destylacji ekstrakcyjnej, w której proces ^ prowadzi sie pod cisnieniem 3—7,5 atmosfer, wprowadza sie do strefy destylacji rzutowej, pra¬ cujacej pod cisnieniem nizszym niz strefa desty¬ lacji ekstrakcyjnej, odzyskujac ze strefy desty- rzutowej strumien pary wzbogaconej w butadien 35 oraz strumien czesciowo wyczerpanego, wzbogaco-£3 372 13 14 nego rozpuszczalnika, który przesyla sie do pierw¬ szej strefy odpedzania, przy czym glówna czesc strumienia pary, zawierajaca butadien i polarny rozpuszczalnik, odprowadza sie do sprezarki, ewentualnie po zmieszaniu ze strumieniem pary odzyskanej ze strefy destylacji rzutowej i wieksza czesc sprezonego strumienia zawraca sie do stre¬ fy destylacji ekstrakcyjnej, a pozostala czesc wprowadza sie do drugiej strefy odpedzania i od¬ zyskuje sie butadien za pomoca destylacji jako produkt w postaci pary.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w destylacji ekstrakcyjnej stosuje sie jako polar¬ ny rozpuszczalnik mieszanine acetonitrylu i wody, zawierajaca 90% wagowych acetonitrylu.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w strefie destylacji rzutowej proces prowadzi sie pod cisnieniem 1,26—3,5 atmosfer.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien rozpuszczalnika, wzbogacony w butadien, odzyskany ze strefy destylacji rzutowej i stru¬ mien pary wzbogaconej w butadien odzyskanej z pierwszej strefy odpedzania, laczy sie i nastep¬ nie poddaje sprezaniu.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien rozpuszczalnika, wzbogacony w butadien, spreza sie do cisnienia wyzszego niz cisnienie w strefie destylacji ekstrakcyjnej. 44

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w posrednim punkcie pierwszej strefy odpedzania odprowadza sie strumien wzbogacony w zwiazki acetylenowe.

7. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 6, znamienny tym, ze ze strumienia wzbogaconego w zwiazki acetylenowe usuwa sie zwiazki acetylenowe w trzeciej strefie odpedzania, pracujacej bez odparo- wywacza.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwsza strefa odpedzania pracuje pod cisnie¬ niem takim samym, jak strefa destylacji rzuto¬ wej.

9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozpuszczalnik, odzyskany jako produkt denny z pierwszej strefy odpedzania, zawraca sie do strefy destylacji ekstrakcyjnej.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesc rozpuszczalnika, odzyskanego jako produkt denny z pierwszej strefy odpedzania, wprowadza sie do drugiej strefy odpedzania.

11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w drugiej strefie odpedzania proces prowadzi sie pod cisnieniem 4,2—7 atmosfer.

12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien wzbogacony w rozpuszczalnik, odzyska¬ ny jako produkt denny z drugiej strefy odpedza¬ nia, zawraca sie do górnej czesci pierwszej stre¬ fy odpedzania. 14- -32 10 15 v44 r15 r^ 30 ,33 36 V l J 50 ,54 UL [—56 54^ 42 7" &QTA FIG.I 10 20 30 3< Jl FIGI83 372 A "i T"i I u LS_ "=7- s W O-P-" FIG.2 Cena 10 zl PZG Koszalin. Zam. D-635. NakJ. 110 egz. A-4 PL PL